一种引风机进口烟气流量测量装置及方法
阅读说明：本技术 一种引风机进口烟气流量测量装置及方法 (Draught fan inlet flue gas flow measuring device and method ) 是由 吴万范 许文良 邓中乙 潘存华 马启磊 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种引风机进口烟气流量测量装置及方法,所述装置包括通过管道顺次相连的锅炉、第一SCR脱销装置、第一空预器、第一除尘器、第一低温省煤器、第一引风机、脱硫塔以及烟囱,第一低温省煤器前的管道设有与控制器电连接的电化学烟气分析仪、阻容式烟气湿度仪、第一热电偶以及第二热电偶；第一低温省煤器后的管道设有与控制器电连接的第三热电偶、第四热电偶、流量计以及压力计；本发明的优点在于：引风机进口烟气流量测量,不需要炉渣间接获取烟气流量,不需要对炉渣成分提取进行定量分析,测量方法较简单,耗时较短。(The invention discloses a device and a method for measuring the flow of flue gas at the inlet of an induced draft fan, wherein the device comprises a boiler, a first SCR (selective catalytic reduction) denitration device, a first air preheater, a first dust remover, a first low-temperature economizer, a first induced draft fan, a desulfurizing tower and a chimney which are sequentially connected through a pipeline, and an electrochemical flue gas analyzer, a resistance-capacitance type flue gas hygrometer, a first thermocouple and a second thermocouple which are electrically connected with a controller are arranged in the pipeline in front of the first low-temperature economizer; a pipeline behind the first low-temperature economizer is provided with a third thermocouple, a fourth thermocouple, a flow meter and a pressure gauge which are electrically connected with the controller; the invention has the advantages that: the method has the advantages that the flue gas flow at the inlet of the induced draft fan is measured, the furnace slag is not required to indirectly obtain the flue gas flow, the quantitative analysis of the extraction of the components of the furnace slag is not required, the measuring method is simple, and the consumed time is short.)
技术领域
本发明涉及装设有低温省煤器的燃煤机组的引风机进口流量测量技术领域，更具体涉及一种引风机进口烟气流量测量装置及方法。
背景技术
目前，大型燃煤发电机组设备布局紧凑，锅炉尾部管道长度短、弯头多，引风机前后均几乎没有适于测量烟气流速的平直段管道，电厂传统使用的气力式速度测量方法由于测量位置速度场不均和流场扰动较大原因，导致测得的引风机进口烟气流量误差较大。然而，引风机进口烟气量这一指标却在衡量引风机性能、计算环保指标和锅炉运行控制中非常重要。因此，研究和开发更准确的引风机进口烟气流量测量方法具有重要意义。
中国专利申请号CN201811074014.2，提供了一种测量电站锅炉引风机效率的检测平台，属于燃煤锅炉节能技术领域，包括采样装置，以及控制装置，通过数据采集单元与所述采样装置中各传感器分别电连接，用于采集各传感器所采集的数据，结合录入所述控制装置的电站锅炉原始数据，计算得出电站锅炉引风机效率。还提供了一种测量电站锅炉引风机效率的方法。该发明申请旨在解决目前的引风机效率检测方法试验精度低、高空作业多、劳动强度大和试验耗时长的技术问题。其测量时不再对引风机烟气量进行测量，而是通过对入炉原煤、大渣进行采样分析，对引风机侧的飞灰大渣进行采样分析，和对引风机入口烟气分析，从燃料平衡的角度建立烟气量计算模型，从而计算得出引风机空气功率和效率。通过炉渣间接获取烟气流量，需要对炉渣成分提取后进行定量分析，测量方法较复杂，耗时较长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术引风机进口烟气流量测量装置及方法，测量方法较复杂，耗时较长的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种引风机进口烟气流量测量装置，包括通过管道顺次相连的锅炉、第一SCR脱销装置、第一空预器、第一除尘器、第一低温省煤器、第一引风机、脱硫塔以及烟囱，第一低温省煤器前的管道设有与控制器电连接的电化学烟气分析仪、阻容式烟气湿度仪、第一热电偶以及第二热电偶；第一低温省煤器后的管道设有与控制器电连接的第三热电偶、第四热电偶、流量计以及压力计；
电化学烟气分析仪用于采集干烟气中氧气的体积分数以及干烟气中二氧化碳的体积分数，阻容式烟气湿度仪用于采集湿烟气中水蒸汽的体积分数，第一热电偶用于采集第一低温省煤器进口烟气温度，第二热电偶用于采集低温省煤器进水管路的水温；第三热电偶用于采集低温省煤器出口烟气温度，第四热电偶用于采集低温省煤器出水管路的水温，流量计用于采集低温省煤器进水管路的水流量，压力计用于采集引风机进口烟气静压；控制器根据采集的数据计算引风机进口烟气流量。
本发明通过检测设备对干烟气中氧气的体积分数、干烟气中二氧化碳的体积分数、湿烟气中水蒸汽的体积分数、第一低温省煤器进口烟气温度、低温省煤器进水管路的水温等进行采集，控制器根据采集的数据计算引风机进口烟气流量，不需要炉渣间接获取烟气流量，不需要对炉渣成分提取进行定量分析，测量方法较简单，耗时较短。
进一步地，所述引风机进口烟气流量测量装置还包括第二SCR脱销装置、第二空预器、第二除尘器、第二低温省煤器以及第二引风机，所述锅炉、第二SCR脱销装置、第二空预器、第二除尘器、第二低温省煤器、第二引风机以及脱硫塔通过管道顺次连接。
进一步地，所述引风机进口烟气流量测量装置还包括上位机，所述上位机与所述控制器连接，上位机实时显示引风机进口烟气流量。
进一步地，所述控制器的型号为STC12C5410。
进一步地，所述控制器根据采集的数据计算引风机进口烟气流量包括：根据采集的数据获取低温省煤器进口湿烟气定压比热容、低温省煤器出口湿烟气定压比热容、两种水温下水的比热容以及低温省煤器进水管路的水流量，根据低温省煤器进口湿烟气定压比热容、低温省煤器出口湿烟气定压比热容、两种水温下水的比热容以及低温省煤器进水管路的水流量获取标准状态下引风机进口烟气流量。
本发明还提供一种引风机进口烟气流量测量装置的测量方法，所述方法包括：
步骤一：获取低温省煤器进口湿烟气定压比热容；
步骤二：获取低温省煤器出口湿烟气定压比热容；
步骤三：获取低温省煤器进水管路的水温和低温省煤器出水管路的水温，根据水的比热容表获得两种水温下水的比热容；
步骤四：根据低温省煤器进口湿烟气定压比热容、低温省煤器出口湿烟气定压比热容、两种水温下水的比热容以及低温省煤器进水管路的水流量获取标准状态下引风机进口烟气流量；
步骤五：根据引风机进口烟气静压以及标准状态下引风机进口烟气流量获取实时的引风机进口烟气流量。
进一步地，所述步骤一包括：
采集低温省煤器进口的干烟气中氧气的体积分数φO2、干烟气中二氧化碳的体积分数φCO2、湿烟气中水蒸汽的体积分数φH2O和进口烟气温度Tfg.en；
忽略烟气中微量的一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫的影响，通过公式φN2＝100-φO2-φCO2获取干烟气中氮气的体积分数，其中，φN2为干烟气中氮气的体积分数；
利用公式获取低温省煤器进口干烟气定压比热容，其中，Cp.gy.en为低温省煤器进口干烟气定压比热容，Cp.CO2为低温省煤器进口二氧化碳定压比热容，Cp.O2为低温省煤器进口氧气定压比热容，Cp.N2为低温省煤器进口氮气定压比热容，其中，
利用公式获取低温省煤器进口湿烟气定压比热容，其中，Cp.sy.en为低温省煤器进口湿烟气定压比热容，Cp.H2O为低温省煤器进口水蒸气定压比热容且
进一步地，所述步骤二包括：
根据质量守恒原理，低温省煤器出口的各项气体成分体积分数完全等于低温省煤器进口的各项气体成分体积分数，采集低温省煤器出口烟气温度Tfg.1v；
忽略烟气中微量的一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫的影响，通过公式φN2＝100-φO2-φCO2获取干烟气中氮气的体积分数，其中，φN2为干烟气中氮气的体积分数；
利用公式获取低温省煤器出口干烟气定压比热容，其中，Cp.gy.1v为低温省煤器出口干烟气定压比热容，Cp.CO2'为低温省煤器出口二氧化碳定压比热容，Cp.O2'为低温省煤器出口氧气定压比热容，Cp.N2'为低温省煤器出口氮气定压比热容，其中，
利用公式获取低温省煤器进口湿烟气定压比热容，其中，Cp.sy.1v为低温省煤器出口湿烟气定压比热容，Cp.H2O为低温省煤器出口水蒸气定压比热容且
进一步地，所述步骤四包括：
利用公式获取烟气经过低温省煤器减小的焓，其中，ΔHsy为烟气经过低温省煤器减小的焓，Bfg.N为标准状态下引风机进口烟气流量；
利用公式获取热媒水经过低温省煤器增加的焓，其中，ΔHw为热媒水经过低温省煤器增加的焓，Bw为低温省煤器进水管路的水流量，Cw.en为低温省煤器进水管路的水温下的比热容，Cw.lv为低温省煤器出水管路的水温下的比热容；
由热平衡式ΔHsy＝ΔHw可得标准状态下引风机进口烟气流量
进一步地，所述步骤五包括：
采集引风机进口烟气静压，根据引风机进口烟气静压以及标准状态下引风机进口烟气流量获取实时的引风机进口烟气流量为
其中，Bfg为实时的引风机进口烟气流量，Pfg为引风机进口烟气静压。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过检测设备对干烟气中氧气的体积分数、干烟气中二氧化碳的体积分数、湿烟气中水蒸汽的体积分数、第一低温省煤器进口烟气温度、低温省煤器进水管路的水温等进行采集，控制器根据采集的数据计算引风机进口烟气流量，不需要炉渣间接获取烟气流量，不需要对炉渣成分提取进行定量分析，测量方法较简单，耗时较短。
(2)本发明从锅炉出来两路气体处理系统，一路为第一SCR脱销装置、第一空预器、第一除尘器、第一低温省煤器及第一引风机，另一路为第二SCR脱销装置、第二空预器、第二除尘器、第二低温省煤器及第二引风机，两套系统可以同时使用，也可以单独使用，同时使用时，其中一套系统的某个装置损坏，另一套系统还继续工作，保证机组不停机，提高处理效率。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种引风机进口烟气流量测量装置的结构图；
图2为本发明实施例所提供的一种引风机进口烟气流量测量装置的电气框图；
图3为本发明实施例所提供的一种引风机进口烟气流量测量方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种引风机进口烟气流量测量装置，包括通过管道顺次相连的锅炉1、第一SCR脱销装置2、第一空预器3、第一除尘器4、第一低温省煤器5、第一引风机6、脱硫塔7以及烟囱8，还包括第二SCR脱销装置9、第二空预器10、第二除尘器11、第二低温省煤器12以及第二引风机13，所述锅炉1、第二SCR脱销装置9、第二空预器10、第二除尘器11、第二低温省煤器12、第二引风机13以及脱硫塔7通过管道顺次连接。
如图2所示，第一低温省煤器5前的管道设有与控制器14电连接的电化学烟气分析仪15、阻容式烟气湿度仪16、第一热电偶17以及第二热电偶18；第一低温省煤器5后的管道设有与控制器14电连接的第三热电偶19、第四热电偶20、流量计21以及压力计22；所述控制器14的型号为STC12C5410，STC12C5410具有ADC单元，电化学烟气分析仪15、阻容式烟气湿度仪16、第一热电偶17、第二热电偶18、第三热电偶19、第四热电偶20、流量计21以及压力计22均分别与STC12C5410的AD接口连接，将模拟量信号转换为数字量信号再由STC12C5410内置的算法进行引风机进口烟气流量计算，根据采集的数据获取低温省煤器进口湿烟气定压比热容、低温省煤器出口湿烟气定压比热容、两种水温下水的比热容以及低温省煤器进水管路的水流量，根据低温省煤器进口湿烟气定压比热容、低温省煤器出口湿烟气定压比热容、两种水温下水的比热容以及低温省煤器进水管路的水流量获取标准状态下引风机进口烟气流量，计算方法和过程具体为实施例2公开的方法，在此不做赘述。
电化学烟气分析仪15用于采集干烟气中氧气的体积分数以及干烟气中二氧化碳的体积分数，阻容式烟气湿度仪16用于采集湿烟气中水蒸汽的体积分数，第一热电偶17用于采集第一低温省煤器5进口烟气温度，第二热电偶18用于采集低温省煤器进水管路的水温；第三热电偶19用于采集低温省煤器出口烟气温度，第四热电偶20用于采集低温省煤器出水管路的水温，流量计21用于采集低温省煤器进水管路的水流量，压力计22用于采集引风机进口烟气静压；控制器14根据采集的数据计算引风机进口烟气流量。
继续参阅图2，所述引风机进口烟气流量测量装置还包括上位机23，所述上位机23与所述控制器14连接，上位机23实时显示引风机进口烟气流量。
通过以上技术方案，本发明提供一种引风机进口烟气流量测量装置，通过检测设备对干烟气中氧气的体积分数、干烟气中二氧化碳的体积分数、湿烟气中水蒸汽的体积分数、第一低温省煤器5进口烟气温度、低温省煤器进水管路的水温等进行采集，控制器14根据采集的数据计算引风机进口烟气流量，不需要炉渣间接获取烟气流量，不需要对炉渣成分提取进行定量分析，测量方法较简单，耗时较短。
实施例2
如图3所示，与本发明实施例1相对应的，本发明实施例2还提供一种引风机进口烟气流量测量方法，应用于设有低温省煤器的燃煤发电机组，所述方法包括：
步骤S1：获取低温省煤器进口湿烟气定压比热容；具体过程为：
采集低温省煤器进口的干烟气中氧气的体积分数φO2、干烟气中二氧化碳的体积分数φCO2、湿烟气中水蒸汽的体积分数φH2O和进口烟气温度Tfg.en；
忽略烟气中微量的一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫的影响，通过公式φN2＝100-φO2-φCO2获取干烟气中氮气的体积分数，其中，φN2为干烟气中氮气的体积分数；
利用公式获取低温省煤器进口干烟气定压比热容，其中，Cp.gy.en为低温省煤器进口干烟气定压比热容，Cp.CO2为低温省煤器进口二氧化碳定压比热容，Cp.O2为低温省煤器进口氧气定压比热容，Cp.N2为低温省煤器进口氮气定压比热容，其中，
利用公式获取低温省煤器进口湿烟气定压比热容，其中，Cp.sy.en为低温省煤器进口湿烟气定压比热容，Cp.H2O为低温省煤器进口水蒸气定压比热容且
步骤S2：获取低温省煤器出口湿烟气定压比热容；具体过程为：
根据质量守恒原理，低温省煤器出口的各项气体成分体积分数完全等于低温省煤器进口的各项气体成分体积分数，采集低温省煤器出口烟气温度Tfg.1v；
忽略烟气中微量的一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫的影响，通过公式φN2＝100-φO2-φCO2获取干烟气中氮气的体积分数，其中，φN2为干烟气中氮气的体积分数；
利用公式获取低温省煤器出口干烟气定压比热容，其中，Cp.gy.1v为低温省煤器出口干烟气定压比热容，Cp.CO2'为低温省煤器出口二氧化碳定压比热容，Cp.O2'为低温省煤器出口氧气定压比热容，Cp.N2'为低温省煤器出口氮气定压比热容，其中，
利用公式获取低温省煤器进口湿烟气定压比热容，其中，Cp.sy.1v为低温省煤器出口湿烟气定压比热容，Cp.H2O为低温省煤器出口水蒸气定压比热容且
步骤S3：获取低温省煤器进水管路的水温和低温省煤器出水管路的水温，根据水的比热容表获得两种水温下水的比热容；水的比热容表如表1所示。
表1水的比热容表kJ/(kg.℃)
步骤S4：根据低温省煤器进口湿烟气定压比热容、低温省煤器出口湿烟气定压比热容、两种水温下水的比热容以及低温省煤器进水管路的水流量获取标准状态下引风机进口烟气流量；具体过程为：
利用公式获取烟气经过低温省煤器减小的焓，其中，ΔHsy为烟气经过低温省煤器减小的焓，Bfg.N为标准状态下引风机进口烟气流量；
利用公式获取热媒水经过低温省煤器增加的焓，其中，ΔHw为热媒水经过低温省煤器增加的焓，Bw为低温省煤器进水管路的水流量，Cw.en为低温省煤器进水管路的水温下的比热容，Cw.lv为低温省煤器出水管路的水温下的比热容；
由热平衡式ΔHsy＝ΔHw可得标准状态下引风机进口烟气流量
步骤S5：根据引风机进口烟气静压以及标准状态下引风机进口烟气流量获取实时的引风机进口烟气流量，具体过程为：
采集引风机进口烟气静压，根据引风机进口烟气静压以及标准状态下引风机进口烟气流量获取实时的引风机进口烟气流量为
其中，Bfg为实时的引风机进口烟气流量，Pfg为引风机进口烟气静压。
需要说明的是，考虑到测量的准确性，低温省煤器的干烟气中氧气的体积分数φO2、干烟气中二氧化碳的体积分数φCO2、湿烟气中水蒸汽的体积分数φH2O、进口烟气温度Tfg.en、低温省煤器出口烟气温度Tfg.1v和引风机进口烟气静压Pfg这些测量点都应沿管道宽度方向至少等间隔布置3个，并取相应测量数据的平均值作为计算参数代入实时的引风机进口烟气流量计算式中参与计算。
需要说明的是，本发明实施例2的方法可应用于实施例1的第一低温省煤器5也可应用于第二低温省煤器12，故所有参数没有限定是第一低温省煤器5的还是第二低温省煤器12的，当应用于第一低温省煤器5时，上述所有参数为第一低温省煤器5参数，当应用于第二低温省煤器12时，上述所有参数为第二低温省煤器12参数。当然本发明的方法也可以应用于其他具有低温省煤器的发电机组。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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